CN111100022A - 一种路易斯酸催化腈类化合物水解制备羧酸类化合物的方法 - Google Patents

一种路易斯酸催化腈类化合物水解制备羧酸类化合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种路易斯酸催化腈类化合物水解制备羧酸类化合物的方法，该方法在酸性条件下，利用路易斯酸催化腈类化合物水解成羧酸类化合物。本发明的方法操作简单、反应时间短、反应温度低、产率能提高至90%~99%。

Description

一种路易斯酸催化腈类化合物水解制备羧酸类化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种路易斯酸催化腈类化合物水解制备羧酸类化合物的方法。
背景技术
双甘膦(N -膦酰甲基亚氨基二乙酸)是除草剂草甘膦及其它化工产品的重要中间体，生产工艺为亚氨基二乙腈法，有两条路线，第一条是碱解法：亚氨基二乙腈经碱解、酸化和缩合反应后，自然冷却降温至晶体完全析出，经过滤、洗涤、干燥，得到双甘膦产品。该路线反应周期长，工艺繁琐，能源消耗大，在酸化过程中会产生大量的NaCl，造成了高盐废水的产生，降低了亚氨基二乙酸的产率。
第二条路线是酸解法：亚氨基二乙腈直接酸解缩合制得双甘膦。该路线采用盐酸、硫酸等酸解亚氨基二乙腈，亚氨基二乙腈酸性条件下水解得亚氨基二乙酸，水解过程中直接生成铵盐，不产生NaCl，铵盐可作为副产品卖出，不会产生高盐废水，有效解决了草甘膦企业的污染问题。
亚氨基二乙腈等腈类化合物能够在酸碱条件下水解成羧酸类化合物，但是仅仅在酸或碱的作用下的水解程度不够，其主要产物为酰胺和羧酸的混合物，亚氨基二乙酸的产率不高，且对反应温度和时间有着较高的要求。相对于脂肪腈，芳香腈的水解成羧酸的条件更加苛刻，羧酸类化合物的产率更加低效。
腈类化合物的水解工艺虽已普及而被人们广泛应用，但是在经济效益方面仍不够成熟，反应条件和产能仍需要优化提升。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作简单、产率高的路易斯酸催化腈类化合物水解制备羧酸类化合物的方法。
本发明采用如下技术方案：
一种路易斯酸催化腈类化合物水解制备羧酸类化合物的方法，在酸性条件下，以路易斯酸催化腈类化合物水解成羧酸类化合物。
进一步的，其具体包括如下步骤：
（1）按体积比为浓度为30%的盐酸∶蒸馏水∶浓度为98%的浓硫酸＝13~20∶4~6∶1混合制得酸液，搅拌加热至40~50℃；
（2）向酸液中添加路易斯酸水溶液，然后加入与步骤（1）中的蒸馏水等体积的腈类化合物，冷凝回流保持温度110~130℃，并继续搅拌6~8 h；
（3）加入氨水和活性炭进行30min左右的脱色处理，所述盐酸和氨水的体积比为2~4∶1，所述步骤（1）中的蒸馏水和活性炭的质量比为16~35∶1，加热至100℃后调节pH 2~3，使其自然冷却；
（4）将步骤（3）自然冷却后的溶液进行抽滤，抽滤产生的结晶依次采用50~200ml体积的蒸馏水进行冲洗4次，烘干结晶后即制得羧酸类化合物。
进一步的，所述步骤（2）中，路易斯酸水溶液的用量为步骤（1）中酸液体积的1-5%，优选为3%；路易斯酸水溶液的质量浓度为1-8%，优选为3~5%。
进一步的，所述路易斯酸为氯化铁、氯化铝或氯化锌。
进一步的，所述腈类化合物为脂肪腈或芳香腈。
进一步的，所述步骤（4）中，抽滤产生的结晶依次采用200ml、150ml、100ml和50ml的蒸馏水进行冲洗4次。
进一步的，其还包括：
（5）步骤（4）得到的抽滤液和冲洗液混合后调节pH 3~4，加热混合液，待其开始产生结晶时停止加热，自然冷却降温，待其降为室温时进行抽滤，得到的氯化铵晶体。
本发明的有益效果在于：本发明的方法操作简单，反应时间短，反应温度低，产率能提高至90%~99%，同时对废液进行回收制备氯化铵晶体，提高经济效益。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例以小试为例，工业化按比例放大后产品质量和产率不低于小试结果。
实施例1
在1000ml四口烧瓶中加入360ml质量浓度30%的盐酸、100ml蒸馏水和20ml质量浓度98%的浓硫酸并搅拌加热至40℃；加入体积为15ml，质量百分浓度为5%的氯化铁溶液，搅拌溶解后加入亚氨基二乙腈100ml，待其反应放热升温至115℃，开始冷凝回流保持温度，继续搅拌7h；加入氨水120ml和6g活性炭进行脱色处理，当温度加热至100℃后停止加热，并开始抽滤，并调节pH为2，使其自然冷却；冷却后开始抽滤，抽滤产生的结晶依次采用200ml、150ml、100ml和50ml不同体积的蒸馏水进行冲洗，冲洗后的结晶放入到烘箱中烘干，烘干后得到亚氨基二乙酸，产率约为99%。抽滤液和冲洗液混合后调节pH 3~4，加热混合液，待其开始产生结晶时停止加热，自然冷却降温，待其降为室温时进行抽滤，得到的氯化铵晶体。
实施例2
在500ml四口烧瓶中加入200ml质量浓度30%的盐酸、70ml蒸馏水和10ml质量浓度98%的浓硫酸并搅拌加热至45℃；加入体积为8ml，质量百分浓度为4%的氯化铝溶液，搅拌溶解后滴加苯甲腈70ml，待其反应放热升温至130℃，开始冷凝回流保持温度，继续搅拌6h；加入氨水100ml和2g活性炭进行脱色处理，当温度加热至100℃后停止加热，并开始抽滤，并调节pH为3，使其自然冷却；冷却后开始抽滤，抽滤产生的结晶依次采用200ml、150ml、100ml和50ml不同体积的蒸馏水进行冲洗，冲洗后的结晶放入到烘箱中烘干，烘干后得到苯甲酸，产率约为90%。抽滤液和冲洗液混合后调节pH 3~4，加热混合液，待其开始产生结晶时停止加热，自然冷却降温，待其降为室温时进行抽滤，得到的氯化铵晶体。
实施例3
在1000ml四口烧瓶中加入400ml质量浓度30%的盐酸、120ml蒸馏水和30ml质量浓度98%的浓硫酸并搅拌加热至50℃；加入体积为16.5ml，质量百分浓度为3%氯化锌溶液，搅拌溶解后滴加己二腈120ml，待其反应放热升温至110℃，开始冷凝回流保持温度，继续搅拌8h；加入氨水100ml和5g活性炭进行脱色处理，当温度加热至100℃后停止加热，并开始抽滤，并调节pH为2，使其自然冷却；冷却后开始抽滤，抽滤产生的结晶依次采用200ml、150ml、100ml和50ml不同体积的蒸馏水进行冲洗，冲洗后的结晶放入到烘箱中烘干，烘干后得到己二酸，产率约为96%。抽滤液和冲洗液混合后调节pH 3~4，加热混合液，待其开始产生结晶时停止加热，自然冷却降温，待其降为室温时进行抽滤，得到的氯化铵晶体。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种路易斯酸催化腈类化合物水解制备羧酸类化合物的方法，其特征在于，在酸性条件下，以路易斯酸催化腈类化合物水解成羧酸类化合物。
2.根据权利要求1所述的一种路易斯酸催化腈类化合物水解制备羧酸类化合物的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
（1）按体积比为浓度为30%的盐酸∶蒸馏水∶浓度为98%浓硫酸＝13~20∶4~6∶1混合制得酸液，搅拌加热至40~50℃；
（2）向酸液中添加路易斯酸水溶液，然后加入与步骤（1）中的蒸馏水等体积的腈类化合物，冷凝回流保持温度110~130℃，并继续搅拌6~8 h；
（3）加入氨水和活性炭进行30min左右的脱色处理，所述盐酸和氨水的体积比为2~4∶1，所述蒸馏水和活性炭的质量比为16~35∶1，加热至100℃后调节pH 2~3，使其自然冷却；
（4）将步骤（3）自然冷却后的溶液进行抽滤，抽滤产生的结晶依次采用50~200ml体积的蒸馏水进行冲洗4次，烘干结晶后即制得羧酸类化合物。
3.根据权利要求2所述的一种路易斯酸催化腈类化合物水解制备羧酸类化合物的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，加入路易斯酸的体积为步骤（1）中酸液体积的1-5%，所述路易斯酸水溶液的质量浓度为1-8%。
4.根据权利要求2所述的一种路易斯酸催化腈类化合物水解制备羧酸类化合物的方法，其特征在于，所述路易斯酸为氯化铁、氯化铝或氯化锌。
5.根据权利要求2所述的一种路易斯酸催化腈类化合物水解制备羧酸类化合物的方法，其特征在于，所述腈类化合物为脂肪腈或芳香腈。
6.根据权利要求2所述的一种路易斯酸催化腈类化合物水解制备羧酸类化合物的方法，其特征在于，其还包括：
（5）步骤（4）得到的抽滤液和冲洗液混合后调节pH 3~4，加热混合液，待其开始产生结晶时停止加热，自然冷却降温，待其降为室温时进行抽滤，得到的氯化铵晶体。
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